用于无线电力传输系统中的使用隔离的谐振器的阻抗匹配的方法和装置的制造方法_2

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2同时分析引入到源谐振器140和目标谐振器的电力的大小和间隔,并且估计源谐振器140和目标谐振器之间的耦合系数或互感。
[0046]在示例中,距离估计器122通过使用包络的至少两个点之间的时间差估计源谐振器140和目标谐振器之间的耦合系数或互感。包络的所述至少两个点包括下面各项中的至少两项:包络的大小达到峰值的至少一个峰值点、包络的大小是最小值的至少一个最小点以及源谐振器140和目标谐振器在阻抗匹配模式下开始互谐振的开始点。
[0047]当源谐振器140和目标谐振器执行互谐振时,包络可以是每个谐振间隔具有正弦波的形式。因此,在谐振间隔期间,包络包括单个峰值点和单个最小点。
[0048]通过分析包络,距离估计器122获得包络的所述至少两个点之间的时间差。此外,距离估计器122通过使用包络的所述至少两个点之间的时间差估计源谐振器140和目标谐振器之间的耦合系数或互感。
[0049]在示例中,通过使用所述至少一个峰值点之间的时间差、所述至少一个最小点之间的时间差、所述至少一个峰值点和所述至少一个最小点之间的时间差、开始点和所述至少一个峰值点之间的时间差或开始点和所述至少一个最小点之间的时间差,距离估计器122估计源谐振器140和目标谐振器之间的耦合系数或互感。
[0050]当源谐振器140和目标谐振器保持预定距离时,所述至少一个峰值点之间的时间差和所述至少一个最小点之间的时间差可保持不变。例如,第一峰值点和第二峰值点之间的时间差以及第二峰值点和第三峰值点之间的时间差可保持不变。因此,所述至少一个峰值点和所述至少一个最小点之间的时间差也可保持不变。因此,当获得第一峰值点和第二峰值点之间的时间差时,可获得随后的峰值点之间的时间差,并且当获得第一最小点和第二最小点之间的时间差时,可获得随后的最小点之间的时间差。因此,当获得第一峰值点和第一最小点之间的时间差时,可获得随后的峰值点和随后的最小点之间的时间差。
[0051 ]当源谐振器140和目标谐振器执行互谐振并且互谐振的条件(例如,源谐振器140和目标谐振器的天线的尺寸和材料)不变时,源谐振器140和目标谐振器之间的耦合系数和互感可基于源谐振器140和目标谐振器之间的距离而不同。此外,包络的所述至少两个点之间的时间差可基于源谐振器140和目标谐振器之间的距离而不同,因为包络的大小和间隔可基于源谐振器140和目标谐振器之间的距离而不同。因此,源谐振器140和目标谐振器之间的耦合系数或互感对应于包络的所述至少两个点之间的时间差,并且距离估计器122包括关于源谐振器140和目标谐振器之间的耦合系数或互感和包络的所述至少两个点之间的时间差之间的对应关系的信息。在示例中,距离估计器122包括与关于源谐振器140和目标谐振器之间的耦合系数或互感和包络的所述至少两个点之间的时间差之间的对应关系的信息相关的查询表(LUT)。距离估计器122提取包络的所述至少两个点之间的时间差,并且参照LUT估计源谐振器130和目标谐振器之间的耦合系数或互感。当估计出源谐振器140和目标谐振器之间的耦合系数或互感时,距离估计器122估计源谐振器140和目标谐振器之间的距离,因为源谐振器140和目标谐振器之间的耦合系数或互感对应于源谐振器140和目标谐振器之间的距离。
[0052]阻抗匹配单元123基于估计的距离匹配源谐振器140的阻抗。在示例中,阻抗匹配单元123包括阻抗匹配网络(IMN)。在另一示例中,阻抗匹配单元123基于估计的耦合系数或互感获得无线电力发送器和无线电力接收器的等效电路。阻抗匹配单元123通过使用等效电路提取源谐振器140的阻抗,并且基于提取的阻抗执行阻抗匹配。
[0053]图2是示出无线电力发送器的另一示例的方框图。图2示出包括第二供电器和第二开关的无线电力发送器。
[0054]参照图2,无线电力发送器包括第一供电器230、第一开关250、第二供电器210、第二开关220、控制器240和源谐振器260。
[0055]第一供电器230在电力传输模式下向源谐振器260供电。
[0056]第二供电器210在阻抗匹配模式下向源谐振器260供电。第二供电器210对应于DC电压源和DC电源之一。与第一供电器230相比,第二供电器210提供相对较低的量的电力。在阻抗匹配模式下,当第二供电器210经第二开关220连接到源谐振器260时,第二供电器210向源谐振器260供电。第二供电器210包括输入电力和输入电阻。
[0057]第二开关220将第二供电器210连接到源谐振器260。第二开关220基于控制器240的控制接通/断开第二供电器210和源谐振器260之间的连接。当该连接接通时,第二供电器210连接到源谐振器260,并且当该连接断开时,第二供电器210与源谐振器260断开连接。
[0058]源谐振器260在电力传输模式下从第一供电器230接收电力供给,并且在阻抗匹配模式下从第二供电器210接收电力供给。源谐振器260将从第一供电器230或第二供电器210接收的电力供给发送到无线电力接收器。
[0059]控制器240估计源谐振器260和目标谐振器之间的距离,并且匹配源谐振器260的阻抗。控制器240包括包络检测器241、距离估计器242和阻抗匹配单元243。
[0060]在阻抗匹配模式下,控制器240通过控制第二开关220来向源谐振器260供电以执行源谐振器260的阻抗匹配。例如,控制器240断开第一开关250,并且按照预定间隔接通/断开第二开关220。当第二开关220接通时,第二开关220连接到第二供电器210,并且电力被输入到源谐振器260。当第二开关220断开时,第二开关220与第二供电器210断开连接,并且源谐振器260被隔离。隔离的源谐振器260与目标谐振器执行互谐振,并且当源谐振器260在阻抗匹配模式下与目标谐振器执行互谐振时,控制器240执行源谐振器260的阻抗匹配。
[0061]包络检测器241检测由源谐振器260发送的电力的包络,距离估计器242基于包络估计源谐振器260和目标谐振器之间的距离,并且阻抗匹配单元243基于源谐振器260和目标谐振器之间的估计的距离匹配源谐振器260的阻抗。关于图1中示出的包络检测器121、距离估计器122和阻抗匹配单元123的描述可被应用于图2中示出的包络检测器241、距离估计器242和阻抗匹配单元243,并且因此,将会为了简洁而省略重复的描述。
[0062]图3是示出无线电力接收器的示例的方框图。
[0063]无线电力接收器在电力传输模式或阻抗匹配模式下操作。如这里所使用,电力传输模式表示用于向负载器发送从无线电力发送器接收的电力的操作模式,并且阻抗匹配模式表示用于匹配目标谐振器的阻抗的操作模式。
[0064]无线电力接收器基于无线电力发送器的操作模式确定无线电力接收器的操作模式。对于一个示例,当无线电力发送器将操作模式从电力传输模式改变为阻抗匹配模式时,无线电力接收器检测到无线电力发送器的操作模式的变化,并且将无线电力接收器的操作模式设置为阻抗匹配模式。在示例中,基于操作模式,由无线电力发送器发送的电力的大小和间隔可不同。无线电力接收器基于由目标谐振器从源谐振器接收的电力的变化设置无线电力接收器的操作模式。
[0065]参照图3,无线电力接收器包括目标谐振器310、控制器320、开关330和负载器340。
[0066]目标谐振器310通过与源谐振器的互谐振接收无线电力。
[0067]开关330将负载器340连接到目标谐振器310。开关330基于控制器320的控制接通/断开负载器340和目标谐振器310之间的连接。当该连接接通时,负载器340连接到目标谐振器310,并且当该连接断开时,负载器340与目标谐振器310断开连接。
[0068]负载器340包括负载和电容器。在电力传输模式下,负载器340被利用从目标谐振器310接收的电力充电。
[0069]控制器320估计源谐振器和目标谐振器310之间的距离,并且匹配目标谐振器310的阻抗。控制器320包括包络检测器321、距离估计器322和阻抗匹配单元323。
[0070]当无线电力发送器的操作模式是阻抗匹配模式时,由目标谐振器310接收的电力的大小和间隔可不同于当无线电力发送器处于电力传输模式时由目标谐振器310接收的电力的大小和间隔。控制器320基于由目标谐振器310接收的电力的变化设置无线电力接收器的操作模式。
[0071]当控制器320将操作模式设置为阻抗匹配模式时,控制器320断开开关330,并且断开负载器340和目标谐振器310之间的连接以提高阻抗匹配准确性。在示例中,控制器320在使开关330保持接通的同时执行阻抗匹配。
[0072]在阻抗匹配模式下的源谐振器和目标谐振器310之间的谐振频率与在电力传输模式下的源谐振器和目标谐振器310之间的谐振频率相同。因此,控制器320通过使用源谐振器和目标谐振器310之间的谐振频率而非另外的通信频率执行目标谐振器310的阻抗匹配。
[0073]包络检测器321在阻抗匹配模式下检测由目标谐振器310接收的电力的包络。包络检测器321通过对由目标谐振器310接收的电力的波形执行采样来检测包络。例如,当源谐振器与目标谐振器310执行互谐振时,包络检测器321针对电压的变化检测包络。
[0074]距离估计器322基于包络估计源谐振器和目标谐振器310之间的距离。在源谐振器和目标谐振器310之间的互谐振期间,源谐振器和目标谐振器310之间的距离越短,在源谐振器和目标谐振器310之间交换的电力的大小越大,并且在源谐振器和目标谐振器310之间交换的电力的间隔越短。另外,源谐振器和目标谐振器310之间的距离越短,源谐振器和目标谐振器310之间的耦合系数和互感的值越大。因此,距离估计器322同时分析引入到源谐振器和目标谐振器310的电力的大小和间隔,并且估计源谐振器和目标谐振器310之间的耦合系数或互感。
[0075]在示例中,距离估计器322通过使用包
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